蘋果渣發(fā)酵酵素菌肥對小麥種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

馬 欣,郭俊花,許先猛

（運城職業(yè)技術學院健康學院,運城044000）

酵素又稱農(nóng)用酶,是酵素菌在維持生命活動過程中分泌的一些酶和活性物質(zhì),具有較強的好氣性發(fā)酵能力,可以迅速催化農(nóng)作物秸稈、雜草、落葉等有機物質(zhì),并可以將其分解,形成腐殖質(zhì)、沸石頁巖等礦物質(zhì),活化營養(yǎng)元素,增加作物產(chǎn)量;同時還能分解農(nóng)藥、化肥等人工合成的有毒化學物質(zhì),改良土壤結(jié)構(gòu),減少土壤和水體的化肥和農(nóng)藥污染,改善作物生長環(huán)境[1]。因此,酵素菌技術的出現(xiàn)及應用,給我國種植業(yè)帶來了希望,將有助于提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì),減少環(huán)境污染,是生產(chǎn)綠色食品的理想肥料。

蘋果在我國果業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位,2016年全國蘋果產(chǎn)量達4380萬t,居全國各種水果產(chǎn)量之首。在蘋果加工過程中會產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物（蘋果渣）,約占原料總量25%左右。目前,我國濃縮蘋果汁產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)蘋果渣已達120萬t,但其綜合利用率偏低,除少量用作燃料、飼料和提取果膠外,其他大部分都被當作垃圾處理[2]。丟棄的果渣會在短時間內(nèi)腐爛,變酸變臭,嚴重污染環(huán)境,并造成資源的巨大浪費,而將其進行生物轉(zhuǎn)化發(fā)酵生產(chǎn)肥料,不僅可以降低生產(chǎn)成本,解決殘渣污染、浪費問題,做到資源優(yōu)化利用,而且能夠為生產(chǎn)者帶來較為可觀的經(jīng)濟效益。目前,鮮見有關蘋果渣發(fā)酵酵素菌肥對糧食作物生長影響方面的報道。因此,本研究采用室內(nèi)培養(yǎng)皿法,初步探討蘋果渣發(fā)酵酵素菌肥對小麥種子萌發(fā)及幼苗生長的影響,為蘋果渣發(fā)酵酵素菌肥的應用提供一定的理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試品種

小麥種子:‘晉麥84號’,購于山西金鼎生物種業(yè)股份有限公司。

1.1.2 供試菌肥

酵素菌肥:由山西澤源潤達生物科技有限公司生產(chǎn),有效活菌數(shù)≥2.0億∕g。

1.2 試驗方法

1.2.1 酵素菌肥對小麥種子萌發(fā)試驗

用蒸餾水將液態(tài)發(fā)酵酵素肥分別稀釋成1∶10、1∶100、1∶1000的溶液。選取籽粒飽滿、大小一致的小麥種子,在25℃條件下分別用上述各稀釋溶液浸泡12 h,以蒸餾水為對照。浸種期間,每6—8 h攪拌1次。完畢后,取各處理種子放置于鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中,種子上方覆蓋一層紗布,每皿中加入相應稀釋倍數(shù)的溶液各10 mL,每處理重復3次,每重復處理40粒種子,置于27℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng),培養(yǎng)期間補充蒸餾水保持濾紙濕潤。種子萌發(fā)以露白為標準。從種子置于恒溫培養(yǎng)箱開始,3 d后測定發(fā)芽勢,7 d后測定發(fā)芽率[3]。

發(fā)芽勢=（3 d內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)∕總種子數(shù)）×100%

發(fā)芽率=（發(fā)芽種子數(shù)∕總種子數(shù)）×100%

1.2.2 酵素菌肥對小麥幼苗形態(tài)及生理生長試驗

選取籽粒飽滿、大小一致的小麥種子,用蒸餾水浸種12 h,浸種結(jié)束后,將種子置于鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中,加入蒸餾水剛好浸沒種子的一半,置于27℃光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。48 h后,分別取稀釋10倍、100倍、1000倍的液態(tài)發(fā)酵酵素肥溶液各10 mL加入相應培養(yǎng)皿中,以蒸餾水為對照,每處理重復3次,每重復處理40粒種子。培養(yǎng)條件為溫度27℃,光照處理14 h∕d,黑暗處理10 h∕d,光照強度為3000—4000 lx。培養(yǎng)期間補充蒸餾水保持水分浸沒種子的一半。

培育7 d后,每重復隨機選取15株小麥幼苗,分別測定幼苗株高、最長根長、根系分蘗數(shù)和鮮重;另取幼苗葉片進行生理生化指標檢測,葉綠素含量采用乙醇提取-分光光度法測定[4],光合作用強度采用改良半葉法測定[5]。

2 結(jié)果與分析

2.1 酵素菌肥對小麥種子萌發(fā)的影響

發(fā)芽率是反映種子質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標之一。經(jīng)酵素菌肥各稀釋溶液處理的小麥種子發(fā)芽率與對照相比,均有極顯著提升,在一定范圍內(nèi)稀釋倍數(shù)越大,發(fā)芽率越高,其中,稀釋1000倍的菌肥溶液的促進作用最大,發(fā)芽率達到99.17%（表1）。發(fā)芽勢是鑒別種子發(fā)芽整齊度的主要指標。與對照相比,稀釋100倍、1000倍的菌肥溶液能夠極顯著提高小麥種子的發(fā)芽勢,而稀釋10倍的菌肥溶液抑制小麥種子發(fā)芽勢,且在0.01水平上存在極顯著差異。因此,稀釋1000倍菌肥溶液處理下,小麥種子的發(fā)芽率最高、發(fā)芽勢最強,對小麥種子萌發(fā)的促進作用最顯著。

表1 酵素菌肥對小麥種子萌發(fā)的影響Table 1 Effects of ferment fertilizer fermented by apple pomace on seed germination of wheat

2.2 酵素菌肥對小麥幼苗形態(tài)的影響

從表2可知,不同稀釋倍數(shù)的酵素菌肥溶液對小麥幼苗的農(nóng)藝性狀產(chǎn)生不同的影響。與對照組相比,經(jīng)過稀釋100倍菌肥溶液處理后,小麥幼苗平均株高提高了24.85%,存在極顯著差異。

小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的物質(zhì)基礎是地上部生物產(chǎn)量高,而生物產(chǎn)量的高低在很大程度上取決于根系的發(fā)育狀況。與對照組相比,稀釋100倍、1000倍的菌肥溶液都能夠顯著促進小麥最長根的生長,其中,100倍菌肥溶液處理比對照增加了77.15%,且差異極顯著。另外,稀釋100倍、1000倍的菌肥溶液對小麥幼苗根系的分蘗數(shù)也有一定的促進作用,其中,100倍菌肥溶液促進作用最顯著,與對照組相比,小麥幼苗根系的分蘗數(shù)平均值分別增加了4.11倍。而稀釋10倍的菌肥溶液處理下小麥最長根長和根系分蘗數(shù)與對照差異不顯著,存在一定的抑制作用。

與對照相比,稀釋100倍、1000倍的菌肥溶液對小麥鮮重均有增加效果,并且100倍處理小麥幼苗平均鮮重達0.20 g,比對照增加了66.67%,存在極顯著差異,而稀釋10倍處理無明顯增加效果。因此,總體來看,在一定稀釋倍數(shù)下酵素菌肥對小麥幼苗的生長具有一定的促進作用,稀釋100倍能有效促進小麥株高、最長根長、根系分蘗數(shù)以及鮮重的增長,促進效果極顯著。

表2 酵素菌肥對小麥幼苗形態(tài)的影響Table 2 Effects of ferment fertilizer fermented by apple pomace on seedling morphology of wheat

2.3 酵素菌肥對小麥幼苗生理生化的影響

2.3.1 酵素菌肥對小麥幼苗葉綠素含量的影響

從圖1可知,稀釋100倍和1000倍的酵素菌肥溶液均能顯著提高小麥幼苗葉綠素的含量,且以稀釋1000倍菌肥溶液處理的效果最好,葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總含量分別達到1.14 mg∕g、0.33 mg∕g、1.47 mg∕g,與對照相比,分別提高了1.20倍、1.03倍和1.16倍,存在顯著差異,而稀釋10倍處理與對照差異不顯著。說明在一定范圍內(nèi),小麥幼苗葉綠素含量與酵素菌肥溶液稀釋倍數(shù)呈正相關。

圖1 酵素菌肥對小麥葉片葉綠素含量的影響Fig.1 Effect of ferment fertilizer on chlorophyll content in wheat leaves

2.3.2 酵素菌肥對小麥幼苗CO2同化量和光合作用的影響

不同稀釋度酵素菌肥對小麥浸種處理,經(jīng)7 d培養(yǎng)后,與對照相比,小麥幼苗的光合作用強度和CO2同化量都產(chǎn)生了一定的變化。從圖2、圖3可知,稀釋10倍、100倍的菌肥溶液對小麥幼苗光合作用強度和CO2同化量均有增加效果,且都達到了顯著水平。其中,稀釋10倍的菌肥溶液增加效果最明顯,光合作用強度和 CO2同化量都達到最大值,分別為 5.22 mg∕（dm2·h）、7.67 mg∕（dm2·h）,與對照組相比,均增加了4.75倍;而稀釋1000倍處理效果不明顯,與對照差異不顯著。這一結(jié)果說明,在一定范圍內(nèi),小麥幼苗的光合作用強度和CO2同化量與酵素菌肥的稀釋倍數(shù)呈負相關。

圖2 酵素菌肥對小麥幼苗光合作用的影響Fig.2 Effect of ferment fertilizer on wheat photosynthesis

圖3 酵素菌肥對小麥幼苗CO2同化量的影響Fig.3 Effect of ferment fertilizer on wheat carbon dioxide assimilation

3 結(jié)論與討論

酵素菌技術本身作為一項高科技農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術,自從引進我國以后,發(fā)展迅速,在種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和食用菌生產(chǎn)中的應用已展現(xiàn)了其廣闊的應用范圍和良好的適應性。生產(chǎn)和推廣酵素菌肥是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的切實可行的技術路線之一,目前它已成為生產(chǎn)有機產(chǎn)品、綠色產(chǎn)品的首選肥料[6]。

本試驗初步研究了不同稀釋倍數(shù)的蘋果渣發(fā)酵酵素菌肥對小麥種子萌發(fā)、幼苗形態(tài)和生理生化等方面的影響,研究結(jié)果表明:（1）稀釋1000倍的菌肥溶液能極顯著提高小麥種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢,且發(fā)芽率比對照提高了40.01%,而在相同的培養(yǎng)條件下,秦亞芬等[7]利用液體復合微生物菌劑處理小麥種子發(fā)芽率僅提高8.30%。這可能與蘋果渣富含維生素和果酸有關,有利于微生物直接吸收利用,經(jīng)好氣性發(fā)酵使有機物分解形成更多的氨基酸、葡萄糖和核酸,被吸收后能促進細胞分裂和繁殖,加快種子的萌發(fā)進程。（2）對小麥幼苗形態(tài)的影響方面,稀釋100倍的菌肥溶液能極顯著提高小麥幼苗株高、最長根長和鮮重,尤其能明顯促進小麥根系分蘗,經(jīng)處理后的根系分蘗數(shù)比對照增加了4.11倍,而在相同溫度、光照和時間等培養(yǎng)條件下,秦亞芬等[7]的研究結(jié)果表明:液體微生物菌劑對于小麥幼苗根系分蘗數(shù)影響不大,促進作用最好效果僅提高7.72%,本試驗結(jié)果顯著優(yōu)于秦亞芬等[7]的研究效果,這可能是因為蘋果殘渣經(jīng)發(fā)酵后產(chǎn)生多功能的酶和活性物質(zhì),能夠刺激植物根系的生長和發(fā)育。（3）對小麥生理生化的影響方面,適宜的稀釋倍數(shù)能夠顯著增加小麥幼苗葉片的葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總含量,提高光合作用強度。

綜上所述,蘋果渣發(fā)酵酵素菌肥能夠顯著促進小麥種子的萌發(fā)和幼苗的生長,并表現(xiàn)出優(yōu)于液態(tài)微生物菌肥的良好效果,為酵素菌肥在綠色、有機小麥種植方面的應用提供了一定的科學參考依據(jù)。本研究僅為室內(nèi)結(jié)果,還需進一步開展田間試驗,以探究蘋果渣發(fā)酵酵素菌肥對小麥生產(chǎn)的作用規(guī)律,為小麥生產(chǎn)提供更為具體和科學的指導。